CN218041376U - 一种二级放大电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种二级放大电路，包括信号输入端、滤除高频信号的初阶滤波单元、对初阶滤波后的信号进行一级放大处理的一级放大调节单元、对一级放大后的信号进行二级放大处理的二级放大调节单元、为一级放大调节单元和二级放大调节单元提供基准电压的基准电压单元以及对二级放大后的信号进行再次滤波的末阶滤波单元。本申请具有降低较高频信号衰减导致采集存在较大误差的效果。

Description

一种二级放大电路

技术领域

本申请涉及传感器应用电路领域，尤其是涉及一种二级放大电路。

背景技术

微波多普勒技术常用在对移动物体的检测上，微波接收器获取经物体反射回来的微波信号，通过分析微波接收器输出的多普勒信号来确定物体是否移动以及移动速度。而微波接收器输出的多普勒信号十分微弱，处理器无法直接对信号进行处理，需要做进一步放大处理，同时还要去除高频信号的干扰。

目前，一般会在微波接收器和处理器之间设置低通滤波放大电路，对多普勒信号进行放大并滤波处理。现有的低通滤波放大电路在滤除无用的高频信号的同时，由于高频噪声较多，使得滤波后多普勒信号中有用的较高频信号也产生了较严重的信号衰减，而且其输出电压值较低，不能够直接输入到控制器中进行分析。从而导致处理器对较高频的信号频率获取远远低于实际，控制芯片的部分数据采集出现误差。

实用新型内容

为了降低因较高频信号衰减导致数据采集存在的较大误差，本申请提供一种二级放大电路。

本申请提供的一种二级放大电路，采用如下的技术方案：

一种二级放大电路，包括，初阶滤波单元，包括初阶滤波输入端和初阶滤波输出端，所述初阶滤波输入端用于接收外部信号，所述初阶滤波输出端输出初阶滤波信号；

基准电压单元，包括基准电压端，用于提供基准电压；

一级放大调节单元，包括第一输入端、第二输入端和第一输出端，所述第一输入端连于所述初阶滤波输出端以接收初阶滤波信号，所述第二输入端连于所述基准电压端以获取基准电压，所述第一输出端输出一级放大信号；

二级放大调节单元，包括第三输入端、第四输入端和第二输出端，所述第三输入端耦接于所述第一输出端以接收一级放大信号，所述第四输入端连于所述基准电压端以获取基准电压，所述第二输出端输出二级放大信号；

末阶滤波单元，包括末阶滤波输入端和末阶滤波输出端，所述末阶滤波输入端连于所述第一输出端以接收二级放大信号，所述末阶滤波输出端输出末阶滤波信号。

通过采用上述技术方案，多普勒信号从初阶滤波输入端进入，经过初阶滤波单元的低通滤波，滤除高频噪声，保留有效频率后进入一级放大调节单元进行一级电压放大；二级放大调节单元再对经一级放大调节单元处理过的信号进行电压放大，以提高电压输出值，同时，二级放大单元还对经一级放大调节单元处理过的信号进行调节，维持较高频率时信号的平稳性；最后经末阶滤波单元对放大以及调节处理后信号进行再次滤波，进一步提高输出信号的平稳性。

可选的，所述初阶滤波单元包括一级滤波电阻R1、一级滤波电容C1、二级滤波电容C2和隔直电容C3；所述一级滤波电阻R1与所述隔直电容C3串联，所述一级滤波电阻C1的另一端为初阶滤波输入端以用于接收外部信号，所述隔直电容C3的另一端为初阶滤波输出端以输出初阶滤波信号；所述一级滤波电容C1的一端连于所述一级滤波电阻R1与所述隔直电容C3之间的连接节点，所述一级滤波电容C1的另一端连于电源地，所述二级滤波电容C2的一端连于初阶滤波输出端且另一端连于电源地。

通过采用上述技术方案，对输入的多普勒信号进行初次低通滤波，以减少信号中的高频噪声信号。

可选的，所述基准电压单元包括第一偏置电阻R2、第二偏置电阻R3和第一去耦电容C4，所述第一偏置电阻R2和第二偏置电阻R3依次串联在电源正极和电源地之间，所述第一去耦电容C4和所述第二偏置电阻R3并联，所述第一偏置电阻R2和第二偏置电阻R3之间的连接节点为基准电压端。

通过采用上述技术方案，第一去耦电容能够防止基准电压突变。

可选的，所述一级放大调节单元包括第一运算放大器U1、第一基准电阻R4、反馈电阻R5和消振电容C5；所述第一运算放大器U1包括第一同相输入端、第一反相输入端和第一放大输出端，所述消振电容C5连于所述第一反相输入端和所述第一放大输出端之间；所述第一基准电阻R4的一端连于所述第一反相输入端，所述第一基准电阻R4的另一端为第一输入端，并接收初阶滤波信号；所述反馈电阻R5的一端连于所述第一放大输出端，所述反馈电阻R5的另一端连于所述第一输入端；所述第一放大输出端输出一级放大信号，所述第一同相输入端连于所述基准电压端以获取基准电压。

通过采用上述技术方案，第一基准电阻R5为初阶滤波信号提供了一个基准电压，便于第一运算放大器U1进行放大运算。

可选的，所述二级放大调节单元包括第二运算放大器U2、第二基准电阻R6、积分反馈电阻R7和积分反馈电容C6；所述第二运算放大器U2包括第二同相输入端、第二反相输入端和第二放大输出端，所述第二基准电阻R6的一端连于第一输出端以接收一级放大信号，所述第二基准电阻R6的另一端连于所述第二反相输入端；所述积分反馈电阻R7连于所述第二放大输出端和所述第二反相输入端之间，所述积分反馈电阻R7和所述积分反馈电容C6并联；所述第二同相输入端连于所述基准电压输入端以获取基准电压，所述第二放大输出端输出二级放大信号。

通过采用上述技术方案，积分反馈电阻R7和积分反馈电容C6形成RC积分调节电路，以减少输出端输出信号的衰减。

可选的，所述末阶滤波单元包括末阶滤波电阻R8和末阶滤波电容C7，所述末阶滤波电阻R8的一端连于所述第二输出端以接收二级放大信号，所述末阶滤波电阻R8的另一端输出末阶滤波信号，所述末阶滤波电容C7连于所述末阶滤波电阻R8的另一端和电源地之间。

可选的，二级放大电路还包括陷波单元，所述陷波单元连于所述第一输出端和所述第三输入端之间。

通过采用上述技术方案，在一级放大调节单元和二级放大调节单元之间接入陷波单元，在信号进行二次放大前，以滤除特定频率的干扰信号。

可选的，所述陷波单元包括低通电容C11、第一低通电阻R11、第二低通电阻R12、高通电阻R13、第一高通电容C9和第二高通电容C10；所述第一低通电阻R11和所述第二低通电阻R12串联，所述低通电容C11一端连于所述第一低通电阻R11和所述第二低通电阻R12之间的连接节点，所述低通电容C11的另一端连于电源地；所述第一高通电容C9与所述第二高通电容C10串联，所述高通电阻R13的一端连于所述第一高通电容C9和所述第二高通电容C10之间的连接节点，所述高通电阻R13的另一端连于电源地；所述第一低通电阻R11和所述第一高通电容C9相连且该连接节点与所述第一输出端相连，所述第二低通电阻R12和所述第二高通电容C10相连且该连接节点与所述第三输入端相连。

通过采用上述技术方案，低通电容、第一低通电阻和第二低通电阻构成低通滤波电路，高通电阻、第一高通电容和第二高通电容构成高通滤波电路，通过低通滤波电路和高通滤波电路相并联，形成T型陷波滤波电路，以滤除信号中50HZ或者100HZ的信号，减小信号干扰。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.多普勒信号中的输出电压能够得到有效提升，便于处理器处理；

2.能够滤除信号中的50HZ或者100HZ的工频信号干扰，提升信号处理稳定性。

附图说明

图1是本申请实施例1一种二级放大电路原理示意图。

图2是本申请实施例2一种二级放大电路原理示意图。

图3是本申请实施例3一种二级放大电路原理示意图。

图4是本申请实施例4一种二级放大电路原理示意图。

附图标记说明：1、初阶滤波单元；2、基准电压单元；3、一级放大调节单元；4、二级放大调节单元；5、末阶滤波单元；6、陷波单元。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

目前,移动人体一般采用微波感应进行检测，通过微波接收器接收经人体反射回来的微波信号，并输出多普勒信号至处理器中进行数据处理，而采集的多普勒信号中不同的频率一般对应人不同的行走速度。现有的大致可以分为，7-18Hz缓慢行走，18-28Hz正常行走和28-45Hz快速行走。

但是，微波接收器输出的多普勒信号存在输出电压小且存在高频信号干扰，因此，本申请实施例公开一种二级放大电路，在微波接收器输出的多普勒信号和处理器之间设置带有低通滤波的二级放大电路，放大多普勒信号的同时且滤除高频干扰。

实施例1

参照图1，一种二级放大电路包括初阶滤波单元1、基准电压单元2、一级放大调节单元3、二级放大调节单元4和末阶滤波单元5。其中，初阶滤波单元1接收到多普勒信号后，将多普勒信号中高于人体行走频率的高频信号滤除并输出初阶滤波信号；一级放大调节单元3将接收到初阶滤波信号和从基准电压单元2中获取的基准电压信号进行比较放大，并输出一级放大信号；经一次放大后的多普勒信号进入二级放大调节单元4进行二次放大，并通过二次放大调节单元4对输出信号进行调节，提高二次放大调节单元4输出信号的平稳性；而后输入到末阶滤波单元，对经两次放大的多普勒信号进行滤波处理，并输出末阶滤波信号。通过二级放大调节单元4的调节作用，逐渐稳定多普勒信号频率，以减少较高频率时数据采集的误差，并提高多普勒信号的电压输出值。

初阶滤波单元1包括一级滤波电阻R1、一级滤波电容C1、二级滤波电容C2和隔直电容C3。一级滤波电阻R1和隔直电容C3串联，一级滤波电阻R1的另一端为初阶滤波输入端，以接收外部信号；隔直电容C3的另一端为初阶滤波输出端，以输出初阶滤波信号。一级滤波电容C1连于一级滤波电阻R1和隔直电容C3的连接节点和电源地之间；二级滤波电容C2的两端连于初阶滤波输出端和电源地之间。其中，一级滤波电阻R1和一级滤波电容C1形成一级RC滤波电路，对输入的多普勒信号进行初次低通滤波，以滤除输入信号中较为高频的信号；隔直电容C3能够滤除多普勒信号中的直流信号；二级滤波电容C2多输入信号再次滤波，以滤除输入信号中较为低频的信号，以输出特定频率的初阶滤波信号。

基准电压单元2包括第一偏置电阻R2、第二偏置电阻R3和第一去耦电容C4。第一偏置电阻R2和第二偏置电阻R3串联，且第一偏置电阻R2的另一端连于电源正极，第二偏置电阻R3的另一端连于电源地，第一去耦电容C4与第二偏置电阻R3并联。在本实施例中，电源正极的电压为+5V，第一偏置电阻R2和第二偏置电阻R3的连接节点为基准电压端。第一去耦电容C4能够防止基准电压发生突变。

一级放大调节单元3包括第一运算放大器U1、第一基准电阻R4、反馈电阻R5和消振电容C5。第一运算放大器U1包括第一反相输入端、第一同相输入端和第一放大输出端，消振电容C5连于第一放大输出端和第一反相输入端之间。第一基准电阻R4的一端连于第一反相输入端，第一基准电阻R4的另一端为第一输入端，且连于初阶滤波输出端，以接收初阶滤波信号。反馈电阻R5的一端连于第一放大输出端，反馈电阻R5的另一端连于第一输入端。第一同相输入端为一级放大调节单元3的第二输入端，且连于基准电压端，以获取基准电压。第一放大输出端为一级放大调节单元3的第一输出端。初阶滤波信号经第一基准电阻R4进入第一反相输入端后，并和第一同相输入端的基准电压比较放大，最后由第一放大输出端输出一级放大信号。

二级放大调节单元4包括第二运算放大器U2、第二基准电阻R6、积分反馈电阻R7和积分反馈电容C6。第二运算放大器U2包括第二反相输入端、第二同相输入端和第二放大输出端，积分反馈电阻R7连于第二放大输出端和第二反相输入端之间，第二积分反馈电容C6与第二积分反馈电阻R7并联。第二基准电阻R6的一端连于第二反相输入端，第二基准电阻R6的另一端为第三输入端，并且连于第一输出端，以接收一级放大信号。第二同相输入端为二级放大调节单元4的第四输入端，连于基准电压端，以获取基准电压，第二放大输出端为二级放大调节单元4的第二输出端。一级放大信号经第二反相输入端输入后，与基准电压比较放大，并由第二放大输出端输出二级放大信号。其中，积分反馈电阻R7和积分反馈电容C6构成RC积分反馈调节电路，主要是对第二放大输出端的二级放大信号进行反馈滤波，防止第二放大输出端输出信号产生突变。

末阶滤波单元5包括末阶滤波电阻R8和末阶滤波电容C7，末阶滤波电阻R8的一端为末阶滤波输入端，并连于第二输出端，末阶滤波电阻R8的另一端为末阶滤波输出端，用于连接控制器，以输出末阶滤波信号。末阶滤波电容C7连于末阶滤波输出端和电源地之间。末阶滤波电阻R8和末阶滤波电容C7对经过二次放大的信号进行滤波，进一步减小信号的干扰。

本申请实施例1的实施原理为：多普勒信号从初阶滤波输入端进入，经过初阶滤波单元1的低通滤波，滤除高于人体行走的频率，并保留有效频率，然后进入一级放大调节单元3进行放大，再进入二级放大调节单元4再次放大，而末阶滤波单元5对放大后的信号进行低通滤波。而针对较高频信号的衰减，二级放大调节单元4通过RC积分反馈电路的积分调节，防止电压值突变并反馈。通过两次放大，保证最终输出的信号电压数值和原先数值相近。但是由于微波感应器是通过检测波形信号的频率值反馈物体的移动，通过二级放大调节单元4中的RC反馈调节，保证其最后输出时信号衰减较小，解决了现有二阶低通滤波放大电路存在的较高频信号衰减导致采集的误差以及输出电压值低的问题。

实施例2

参照图2，本实施例与实施例1不同之处在于，初阶滤波单元1还包括二级滤波电阻R9，基准电压单元2还包括第二去耦电容C8。二级滤波电阻R9串联在初阶滤波输出端和二级滤波电容C2之间，用于抑制二级滤波电容C2中电流瞬变所带来的影响。第二去耦电容C8连于电源正极和电源地之间，用于吸收电源中的噪声，减小对电路的干扰。

实施例3

参照图3，本实施例与实施例1不同之处在于，二级方法电路还包括陷波单元6，陷波单元6连于第一输出端和第三输入端之间。陷波单元6包括低通电容C11、第一低通电阻R11、第二低通电阻R12、高通电阻R13、第一高通电容C9和第二高通电容C10。第一低通电阻R11和第二低通电阻R12串联，低通电容C11一端连于第一低通电阻R11和第二低通电阻R12之间的连接节点，低通电容C11的另一端连于电源地。第一高通电容C9与第二高通电容C10串联，高通电阻R13的一端连于第一高通电容C9和第二高通电容C10之间的连接节点，高通电阻R13的另一端连于电源地。第一低通电阻R11和第一高通电容C9相连且该连接节点与第一输出端相连，第二低通电阻R12和第二高通电容C10相连且该连接节点与第三输入端相连。低通电容C11、第一低通电阻R11和第二低通电阻R12共同构成低通滤波电路，高通电阻R13、第一高通电容C9和第二高通电容C10共同构成高通滤波电路，通过低通滤波电路和高通滤波电路相并联，形成陷波滤波电路，以滤除信号中50HZ或者100HZ的信号。

本申请实施例3的实施原理为：多普勒信号从初阶滤波输入端进入，经过初阶滤波单元1的低通滤波保留有效频率后，进入一级放大调节单元3进行放大，然后进入陷波单元6后，以滤除50HZ或者100HZ的工频干扰，再进入二级放大调节单元4再次放大，最后由末阶滤波单元5对放大后的信号进行低通滤波。而针对较高频信号的衰减，二级放大调节单元4通过RC积分反馈电路的积分调节，防止电压值突变并反馈。通过两次放大，保证最终输出的信号电压数值和原先数值相近。但是由于微波感应器是通过检测波形信号的频率值反馈物体的移动，通过二级放大调节单元4中的RC反馈调节，保证其最后输出时信号衰减较小，解决了现有二阶低通滤波放大电路存在的较高频信号衰减导致采集的误差以及输出电压值低的问题。

实施例4

参照图4，本实施例与实施例3不同之处在于，初阶滤波单元1还包括二级滤波电阻R9，基准电压单元2还包括第二去耦电容C8。二级滤波电阻R9串联在初阶滤波输出端和二级滤波电容C2之间，用于抑制二级滤波电容C2中电流瞬变所带来的影响。第二去耦电容C8连于电源正极和电源地之间，用于吸收电源中的噪声，减小对电路的干扰。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种二级放大电路，其特征在于，包括：

初阶滤波单元(1)，包括初阶滤波输入端和初阶滤波输出端，所述初阶滤波输入端用于接收外部信号，所述初阶滤波输出端输出初阶滤波信号；

基准电压单元(2)，包括基准电压端，用于提供基准电压；

一级放大调节单元(3)，包括第一输入端、第二输入端和第一输出端，所述第一输入端连于所述初阶滤波输出端以接收初阶滤波信号，所述第二输入端连于所述基准电压端以获取基准电压，所述第一输出端输出一级放大信号；

二级放大调节单元(4)，包括第三输入端、第四输入端和第二输出端，所述第三输入端耦接于所述第一输出端以接收一级放大信号，所述第四输入端连于所述基准电压端以获取基准电压，所述第二输出端输出二级放大信号；

末阶滤波单元(5)，包括末阶滤波输入端和末阶滤波输出端，所述末阶滤波输入端连于所述第二输出端以接收二级放大信号，所述末阶滤波输出端输出末阶滤波信号。

2.根据权利要求1所述的二级放大电路，其特征在于：所述初阶滤波单元(1)包括一级滤波电阻R1、一级滤波电容C1、二级滤波电容C2和隔直电容C3；所述一级滤波电阻R1与所述隔直电容C3串联，所述一级滤波电阻R1的另一端为初阶滤波输入端以用于接收外部信号，所述隔直电容C3的另一端为初阶滤波输出端以输出初阶滤波信号；所述一级滤波电容C1的一端连于所述一级滤波电阻R1与所述隔直电容C3之间的连接节点，所述一级滤波电容C1的另一端连于电源地，所述二级滤波电容C2的一端连于初阶滤波输出端且另一端连于电源地。

3.根据权利要求1所述的二级放大电路，其特征在于：所述基准电压单元(2)包括第一偏置电阻R2、第二偏置电阻R3和第一去耦电容C4，所述第一偏置电阻R2和第二偏置电阻R3依次串联在电源正极和电源地之间，所述第一去耦电容C4和所述第二偏置电阻R3并联，所述第一偏置电阻R2和第二偏置电阻R3之间的连接节点为基准电压端。

4.根据权利要求1所述的二级放大电路，其特征在于：所述一级放大调节单元(3)包括第一运算放大器U1、第一基准电阻R4、反馈电阻R5和消振电容C5；所述第一运算放大器U1包括第一同相输入端、第一反相输入端和第一放大输出端，所述消振电容C5连于所述第一反相输入端和所述第一放大输出端之间；所述第一基准电阻R4的一端连于所述第一反相输入端，所述第一基准电阻R4的另一端为第一输入端，并接收初阶滤波信号；所述反馈电阻R5的一端连于所述第一放大输出端，所述反馈电阻R5的另一端连于所述第一输入端；所述第一放大输出端输出一级放大信号，所述第一同相输入端连于所述基准电压端以获取基准电压。

5.根据权利要求1所述的二级放大电路，其特征在于：所述二级放大调节单元(4)包括第二运算放大器U2、第二基准电阻R6、积分反馈电阻R7和积分反馈电容C6；所述第二运算放大器U2包括第二同相输入端、第二反相输入端和第二放大输出端，所述第二基准电阻R6的一端连于第一输出端以接收一级放大信号，所述第二基准电阻R6的另一端连于所述第二反相输入端；所述积分反馈电阻R7连于所述第二放大输出端和所述第二反相输入端之间，所述积分反馈电阻R7和所述积分反馈电容C6并联；所述第二同相输入端连于所述基准电压输入端以获取基准电压，所述第二放大输出端输出二级放大信号。

6.根据权利要求1所述的二级放大电路，其特征在于：所述末阶滤波单元(5)包括末阶滤波电阻R8和末阶滤波电容C7，所述末阶滤波电阻R8的一端连于所述第二输出端以接收二级放大信号，所述末阶滤波电阻R8的另一端输出末阶滤波信号，所述末阶滤波电容C7连于所述末阶滤波电阻R8的另一端和电源地之间。

7.根据权利要求1所述的二级放大电路，其特征在于：还包括陷波单元(6)，所述陷波单元(6)连于所述第一输出端和所述第三输入端之间。

8.根据权利要求7所述的二级放大电路，其特征在于：所述陷波单元(6)包括低通电容C11、第一低通电阻R11、第二低通电阻R12、高通电阻R13、第一高通电容C9和第二高通电容C10；所述第一低通电阻R11和所述第二低通电阻R12串联，所述低通电容C11一端连于所述第一低通电阻R11和所述第二低通电阻R12之间的连接节点，所述低通电容C11的另一端连于电源地；所述第一高通电容C9与所述第二高通电容C10串联，所述高通电阻R13的一端连于所述第一高通电容C9和所述第二高通电容C10之间的连接节点，所述高通电阻R13的另一端连于电源地；所述第一低通电阻R11和所述第一高通电容C9相连且该连接节点与所述第一输出端相连，所述第二低通电阻R12和所述第二高通电容C10相连且该连接节点与所述第三输入端相连。

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